Kinetiek


De snelheid van de bainietreactie wordt bepaald door een aantal van elkaar gescheiden gebeurtenissen. Een sub-eenheid nucleŽert aan een austenietkorrelgrens en verlengt met een welbepaalde snelheid totdat zijn groei onderdrukt wordt door plastische vervorming binnen de austenietkorrel. Nieuwe sub-eenheden nucleŽren dan op zijn uiteinde en wanneer dit proces zich verderzet, ontstaat de bundelstructuur. De gemiddelde groeisnelheid in de lengterichting van een bundel is hierdoor dus kleiner dan die van een individuele sub-eenheid omdat er een tijdsinterval is tussen de vorming van de opeenvolgende sub-eenheden. De volumefractie bainiet is afhankelijk van het aantal bundels die groeien vanuit verschillende zones in het monster. Het precipiteren van carbides beÔnvloedt ook de kinetiek, vooral door het wegnemen van koolstof uit ofwel het residuele austeniet of uit het oververzadigd ferriet.

Over de nucleatie van bainiet is weinig geweten behalve dat de activeringsenergie voor de nucleatie evenredig is met de drijvende kracht voor de transformatie. Dit komt overeen met de theorie over de martensietvorming. Hoewel, in tegenstelling tot martensiet, moet koolstof zich verdelen in het austeniet tijdens de bainietnucleatie, niettegenstaande de nucleus zich verder ontwikkelt in een sub-eenheid die groeit zonder diffusie.

De grootte van de individuele ferrietplaten is te klein om duidelijk zichtbaar te zijn in een optische microscoop. Met een optische microscoop kunnen enkel de clusters van platen zichtbaar gemaakt worden. Het gebruik van hogere resolutie technieken, zoals foto-emissie elektronen microscopie, maakt het mogelijk de bainietreactie in situ te volgen. Niet onverwacht werd er aangetoond dat de verlenging van de individuele bainietplaatjes
veel sneller gebeurt dan bij een diffusie-gecontroleerd proces verwacht wordt. De groeisnelheid is evenwel veel kleiner dan deze van martensiet, omdat de drijvende kracht voor de bainiettransformatie kleiner is wegens de hogere transformatietemperatuur. De plaatjes groeien met een constante snelheid, maar de groei wordt meestal onderdrukt voordat ze de austenietkorrel doorsnijden.

De groeisnelheid in de lengterichting van een bundel is nog altijd laag, vermits de herhaalde nucleatie van nieuwe sub-eenheden telkens voor een vertraging zorgt. Niettemin zijn de groeisnelheden van de bundels in lengterichting een grootte-orde hoger dan verwacht bij een koolstof diffusie-gecontroleerde groei. De verdikking van de bainietbundels werd ook gemeten. Dit schijnt een discontinu proces te ijn, waarbij de dikte in stappen van 0.5 micrometer toeneemt. Deze staphoogten staan in verband met de grootte van de sub-eenheden zoals die waargenomen worden bij dunne folie elektronenmicroscopie. Het verdikkingsproces is bijgevolg afhankelijk van de snelheid waarmee de sub-eenheden nucleŽerden in aangrenzende gebieden binnen een bundel.

Deze globale transformatiekarakteristieken, dit is de verandering in volumefractie bainiet in functie van de tijd, de temperatuur, de austenietkorrelstructuur en chemische samenstelling kunnen best geÔnterpreteerd worden met behulp van het TTT-diagram. Vereenvoudigd kan men zeggen dat een TTT-diagram bestaat uit twee gescheiden C-curves. Diegene bij hogere temperaturen beschrijft de evolutie van de diffusie-gecontroleerde transformatieproducten zoals ferriet en perliet, terwijl de C-curve bij lage temperatuur verplaatsingstransformaties beschrijft zoals Widmanstšttenferriet en bainiet. In laaggelegeerde stalen die snel transformeren, overlappen deze twee curves in die mate dat er als het ware maar ťťn curve is die dan de combinatie is van alle reacties. Als de concentratie aan legeringselementen verhoogd wordt om de ontbinding van austeniet te verhinderen, evolueert de globale C-curve stilaan twee afzonderlijke C-curven. Een karakteristieke "baai" ontstaat ongeveer aan de BS-temperatuur in het TTT-diagram. Deze baai is belangrijk bij de processing van sommige hoogsterkte stalen die vervormd moeten worden in het austenietgebied bij lage temperaturen (ausformed) vooraleer de transformatie begint.